Dia ky thuat - diakythuat-htl ď chuong1 dkt

Kn về khoáng vật và ý nghĩa của việc nghiên cứu kv n Định nghĩa khoáng vật: Kv là những đơn chất or h.chất hoá học tồntại trong tự nhiên, đc thành tạo do các quátrình hoá học & vật lý nh

ĐỊA KỸ THUẬT

Tài liệu tham khảo

KHOÁNG VẬT VÀ ĐẤT ĐÁ

Chương 1

Chương 1: 1: Đất Đất đá đá

Nội dung nghiên cứu:

1 Khái niệm về khoáng vật & k.vật tạo đá

2 Khái niệm về đất đá

3 Đá magma

4 Đá trầm tích

5 Đá biến chất

1 KHÁI NIỆM VỀ KHOÁNG VẬT VÀ

KHOÁNG VẬT TẠO ĐÁ

I Kn về khoáng vật và ý nghĩa của việc

nghiên cứu kv

n Định nghĩa khoáng vật:

Kv là những đơn chất or h.chất hoá học tồntại trong tự nhiên, đc thành tạo do các quátrình hoá học & vật lý nhất định trong vỏ tráiđất or trên mặt đất, có t/phần & t/chất vật lýxác định

n Khoáng vật tạo đá:

là những kv tham gia chủ yếu vào thành

phần của đá

I Khái niệm về khoáng vật và ý nghĩa của việc nghiên cứu khoáng vật

n Nghiên cứu kv?

n Kv là những t.phần cấu tạo nên đá,quyết định t.chất XD of đá Do vậyn/cứu kv ta hiểu biết đc nguồn gốc & đkhình thành của đá

n N/cứu kv giúp ta nhận xét khả năng sử dụng of đất đá trong XD ctr

II Các trạng thái & dạng tồn tại của kv

n Trạng thái của khoáng vật:

n Rắn (đại đa số): CaC03; Cu;

n Lỏng (một số): H2O; Hg

n Khí (một số): CO2; NH4

Đất đá được cấu tạo chủ yếu bởi kv ở t.thái rắn

n Dạng tồn tại của khoáng vật

n Dạng kết tinh

n Dạng vô định hình

n Dạng keo

Dạng kết tinh

nguyên tố h.học → những tinh thể gắn kết lại với nhau.

Có t0 nóng chảy nhất định, tới t0 đó vật chất chuyển sang dạng lỏng & thu nhiệt.

Dạng vô định hình

n Các phân tử vật chất → kv ko sắp xếp theo 1 trật tự có tính quy luật tuần hoàn trong ko gian (or ko → mạng tinh thể).

n Đặc điểm

n Có tính đẳng hướng

n Khi nung nóng thì thay đổi t.thái từ từ, mềm dần rồi chuyển sang lỏng

Dạng keo

n Khoáng vật tồn tại trong các dung dịch keo, các hạt keo có tính chất đặc biệt, phức tạp:

VD: Dung dịch phù sa, bentonit…

III Phân loại khoáng vật

2 Theo điều kiện thành tạo

• Kv nội sinh: do các dạng năng lượng nhiệt &

áp suất bên trong trái đất phát sinh

• Kv ngoại sinh: do các quá trình địa chất ngoạiđộng lực như QT phong hóa, QT trầm tích

Kv chính: > 5% k/lượng trong 1 đá

Kv phụ: < 5% k/ lượng trong 1 loại đá¸

(Các loại đá ≠, khái niệm chính, phụ chỉ

mang tính tương đối)

3 Theo vai trò tạo đá

III Phân loại khoáng vật (tiếp)

n Theo thành phần hóa học: chia thµnh 9 líp

n Lớp 1: các nguyên tố tự nhiên: vàng(Au), kim cương (C)

n Lớp 2: sulfua VD: Pirit (FeS2), galenit (PpS)

n Lớp 3: halogenua VD: Halit (NaCl)

n Lớp 4: cabonat: Canxit (CaCO3), dolomit (CaMg(CO3)2)

n Lớp 5: Sulfate VD: Thạch cao (CaSO4.2H2O)

n Lớp 6: Phosphate VD: Apatite

n Lớp 7: ô xit VD: Thạch anh (SiO2), Coridon(Al2O3)

n Lớp 8: Silicat VD: Felpat KAlSi3O8

n Lớp 9: Các chất của hữu cơ

III Phân loại khoáng vật (tiếp)

n Mục đích của phân loại khoáng vật:

n Mô tả kv một cách có hệ thống

n Làm rõ mối quan hệ giữa các kv trong đá

à đánh giá sơ bộ tính chất của kv và tính chất xây dựng của đất đá

Líp nguyªn tè tù nhiªn:

§ång, Cu

Líp nguyªn tè tù nhiªn:

§ång, Cu

Lớp nguyên tố tự nhiên: Vàng, Au

Lớp nguyên tố tự nhiên:

Kim cương, C

Graphit Cabon, C

Lớp sulfua: Pyrite, FeS 2

Lớp sulfua: Pyrite, FeS 2

Lớp sulfua: Galena, PbS

Lớp sulfua:

Galena – pyrite, PbS – FeS 2

Lớp sulfua: Thần sa (cinabar), HgS

Lớp sulfua: Chalcopyrite, CuFeS 2

Lớp Sulfua:

Sphalerite, ZnS

Lớp Halogenua: Halite, NaCl

Lớp Halogenua: Flourite, CaF 2

Lớp cacbonate:

Lớp cacbonate: Malachite, Cu 2 (OH) 2 CO 3

Lớp Sulfate: Thạch cao, CaSO 4 .2H 2 O

Lớp Sulfate: Barite, BaSO 4

Lớp phosphate: Apatite, Ca 2 F(PO 4 ) 3

Lớp OXIT Thạch anh, SiO 2

Lớp OXIT Corundum (hồng ngọc), Al 2 O 3

Lớp OXIT Corundum (hồng ngọc), Al 2 O 3

Lớp OXIT

Corundum (sapphire), Al 2 O 3

Lớp Silicate

Talc, Mg[Si 4 O 10 ](OH) 2

Lớp Silicate

Muscovite (Mica), KAl 2 [Si 3 O 10 ](OH) 2

Lớp Silicate Kaolinite, Al 4 [Si 4 O 10 ](OH) 8

Líp Halogenua

NaCl

Líp Sunfat

CaSO 4 .2H 2 O

Líp silicat: muèi cña axit silicit

Líp oxit: SiO 2

IV Các tính chất vật lý của khoáng vật

1 Hình dạng tinh thể khoáng vật

2 Màu của khoáng vật

3 Độ trong suốt và ánh của khoáng vật

4 Tính cát khai của khoáng vật

5 Vết vỡ của khoáng vật

6 Độ cứng

7 Tỷ trọng

2 Màu của khoáng vật

Nhiều kv chỉ có 1 màu cố định Khi lẫn tạp chất kv mang nhiều

màu khác nhau

Do thành phần hoá học của kv quyết định Chủ yếu do chứa các nguyên tố hoá học mang màu

Màu kv quyết định màu đá > ảh tới khả năng hấp thụ nhiệt of đá

Màu của vết vạch trên kv có thể khác màu kv

Màu của kv quan sát đc phụ thuộc đk ánh sáng, trạng thái mặt

ngoài của kv

III Các tính chất vật lý của khoáng vật (tiếp )

Th¹ch anh

2 Mµu cña kho¸ng vËt

Limonit Berin (hång ngäc)

2 Mµu cña kho¸ng vËt (tiÕp)

Trong suèt:

th¹ch anh, thuû tinh, spat

§é trong suèt: Kh¶ n¨ng cho ¸nh s¸ng ®i qua cña kho¸ng vËt

Nöa trong suèt:

Th¹ch cao, sfalerit

Kh«ng trong suèt:

pirit, manhªtit, grafit

3 §é trong suèt vµ ¸nh kho¸ng vËt

3 Độ trong suốt và ánh khoáng vật

(tiếp)

ánh của kv: đc tạo thành do phần ánh sáng phản xạ có tần số dao động ko đổi khi ta chiếu á/sáng vào kv

n ánh thuỷ tinh: thạch anh, canxit

n ánh tơ: atbet (khoáng vật dạng sơ)

n ánh đất: caolinit

n ánh xà cừ: mica

n ánh kim: pyrit

4 TÝnh c¸t khai cña kho¸ng vËt

TÝnh c¸t khai: kh¶ n¨ng cña nh÷ng tinh thÓ kv hoÆc h¹t tinh thÓ kv cã thÓ bÞ t¸ch vì thµnh tÊm hoÆc khèi theo nh÷ng mÆt ph¼ng song song

n C¸t khai rÊt hoµn toµn: Mica, clorit

n C¸t khai hoµn toµn: Canxit, Halit

n C¸t khai trung b×nh: Piroxen, amphib«n

n C¸t khai ko hoµn toµn: Th¹ch anh

CanxitKaolinit AnbetPyrit

4 TÝnh c¸t khai cña kho¸ng vËt

Là năng chống lại lực cơ học bên ngoài (khắc, vạch) của kv Kv

có bán kính điện tử càng nhỏ thì độ cứng càng lớn

Phân ra độ cứng tuyệt đối và độ cứng tưương đối

Độ cứng theo thang Morh (thưường dùng) - 10 bậc:

6 Độ cứng

Các kv có tỷ trọng rất ≠ & dao động trong khoảng phạm vi khá lớn ϵ vào t.phần hoá học & cấu trúc tinh thể

Theo tỷ trọng, chia thành 3 nhóm kv: Nhẹ: Tỷ trọng < 2,5

Trung bình: Tỷ trọng = 2,5 ữ 4,0 Nặng: Tỷ trọng > 4,0

2 KHÁI NIỆM VỀ ĐẤT ĐÁ

II Các đặc trưng cơ bản của đất đá

n TP kv: thể hiện hàm lượng of các kv có trong đất đá, xđ

= % của các kv tạo đất đá.

n Kiến trúc: KN tổng hợp về các y.tố như k.thước; h.dạng,

tỷ lệ định lượng giữa các t.phần kv & mức độ kết tinh of chúng.

n Cấu tạo: KN chỉ sự sắp xếp, định hướng of các hạt kv trong đất đá Như vậy, cấu tạo of đất đá đặc trưng cho vị trí ko gian of các t.phần trong đá, thể hiện mức độ đồng nhất of khối đá.

n Thế nằm: là kn cho ta biết vị trí, hình thù cũng như tư

thế of khối đất đá trong k.gian; mối q.hệ tiếp xúc of khối

đá với các đá vây quanh.Thể hiện tư thế of khối đá.

III Phân loại đất đá theo nguồn gốc

n Theo nguồn gốc – quan điểm địa chất:

n Đá magma

n Đất đá trầm tích

n Đá biến chất

I Sự hình thành & phân loại đá magma

1 Sự hình thành đá magma

v Đá macma (mắc ma) đc hình thành do

sự nguội lạnh , đông cứng của dung nham magma khi chúng xâm nhập vào or trào lên trên vỏ quả đất

v Khi magma đâm thủng vỏ quả đất, chảy trên mặt đất thì đc gọi là dung nham

1 Sự hình thành đá magma (tiếp)

n Dung dịch magma là những dung dịch

silicat nóng chảy đc hình thành trong lòngđất (30-150km), từ những lò magma, cóchứa hầu hết tất cả các nguyên tố, kể cảcác chất dễ bay hơi, hơi nước

n Dung dịch magma đc phát sinh do t 0 tăng

lên đột ngột (do các phản ứng phân rã hạtnhân or do sự va chạm giữa các lục địa)

1 Sự hình thành

1 Sự hình thành

2 Phân loại đá magma

a Theo điều kiện hình thành

n Đá magma xâm nhập:

Dung nham mắcma xuyên cắt vào các khe hở,

kẽ nứt của các tầng đất đá trong vỏ quả đất rồi

nguội đi, đông cứng lại thành đá mắcma xâmnhập

- Mắcma Xâm nhập nông

- Mắcma xâm nhập sâu

2 Phân loại đá magma

a Theo điều kiện hình thành

n Đá magma phún xuất (phun trào):

Dung nham magma phun lên, chảy tràn trênmặt đất rồi nguội đi, đông cứng lại thành đámagma phún xuất, theo time thành tạo

- Magma phun trào trẻ

2 Phân loại đá magma (tiếp)

b Theo thành phần hóa học (dựa vào hàm

lượng SiO2)

n Đá magma axit: SiO2>65%

n Đá magma trung tính: SiO2=55% ÷ 65%

n Đá magma bazơ: SiO2=45% ÷ 55%

n Đá magma siêu bazơ: SiO2<45%

Lượng SiO 2 quyết định tính chất của dung dịch magma và tính chất của đá

Kho¸ng vËt sÉm mÇu

Kho¸ng vËt s¸ng mµu

II Thành phần khoáng vật của đá

n Đặc điểm:

n Hầu hết có mối liên kết hóa trị bền vững

n Được hình thành ở nhiệt độ cao, áp suất lớn

n Dễ bị biến đổi trong điều kiện môi trường

II Thành phần khoáng vật của đá magma (tiếp)

n Tổng hàm lượng chung trong vỏ quả đất:

III Kiến trúc của đá magma

n Theo mức độ kết tinh

n Kiến trúc toàn tinh: Các kv đều kết tinh, có mặt

phân tách rõ rệt, có thể thấy bằng mắt thường

n Kiến trúc ban tinh (poocfia): một số kv lớn nổi lên

trên nền các tinh thể hạt nhỏ hoặc ko kết tinh

n Kiến trúc ẩn tinh: các kv kết tinh hạt bé, ko thấy

đc bằng mắt thường

n Kiến trúc thủy tinh: các kv ko kết tinh, ở dạng vô

định hình

KiÕn tróc toµn tinh

KiÕn tróc ban tinh

(poocfia)

Kho¸ng vËt kÕt tinh Kho¸ng vËt nÒn

KiÕn tróc Èn tinh

KiÕn tróc thñy tinh

III Kiến trúc của đá magma

Theo k.thước hạt kv

IV Cấu tạo của đá magma

n Theo quy luật sắp xếp

n Cấu tạo khối: loại c.tạo theo bất kỳ hướng nào trong đá các kv cũng phát triển như nhau Đây là đặc trưng of magma xâm nhập

n Cấu tạo dòng: loại cấu tạo mà các kv trong

đá tập hợp thành dải theo hướng c.động của dòng dung nham (magma phun trào)

IV Cấu tạo của đá magma

magma trong quá trình đông cứng (magma phún xuất)

+ Cấu tạo hạnh nhân: Khi các lỗ rỗng trong đá đc lấp đầy bằng các kv thứ sinh như: thạch anh, canxit

III Cấu tạo đá macma

n Dạng mạch: do magma xâm nhập vào các khe nứt, cắt ngang tầng đá vây quanh, kéo dài

n Dạng lớp: do magma xâm nhập vào khe nứt mặt lớp đá có trước, đông cứng như một lớp

V Thế nằm của đá magma (tiếp)

n Thế nằm của đá phun trào

n Dạng vòm: khi magma nhớt, đông cứng ngay tại chỗ phún xuất

n Dạng dòng chảy: khi địa hình thuận lợi, magma linh động chảy thành dòng

n Dạng lớp phủ: khi magma phun theo hệ thống khe nứt, phủ trên diện rộng

D¹ng líp

V Thế nằm của đá mắc ma

5 ĐẤT ĐÁ TRẦM TÍCH

2 Quá trình hình thành đất đá trầm tích

n Hình thành từ vật liệu phong hóa

n Giai đoạn phá hủy đá có trước

n Giai đoạn vận chuyển và trầm đọng

n Giai đoạn keo kết, hóa đá

Trầm tích sinh học

đất

không

dính

đất dính

3 Phân loại đất đá trầm tích

n Trầm tích mềm rời: là trầm tích chưa đc gắn kết

và hóa đá.

n Mềm rời ko dính: cuội (dăm), sỏi (sạn), cát

n Mềm rời dính: sét, sét pha, cát pha

n Trầm tích hóa học: là trầm tích do sự kết tủa,

ngưng keo of dung dịch keo & dung dịch hòa tan.

VD: muối mỏ, thạch cao, đolomit

n Trầm tích sinh vật: là trầm tích do xác sinh vật

tham gia vào thành phần tạo đá VD: Than đá, đá

vôi vỏ sò, đá vôi san hô

I Sự hình thành và phân loại đất đá

trầm tích

Một số loại đất đá trầm tích

Trầm tích sinh hóa

• Đá vôi • Đá vôi vỏ

II Thành phần kv của đất đá trầm tích

1 Kv tàn dư: các kv of đá có trước còn giữ lại chưa bị

biến đổi, thường là các kv trong các mảnh vụn of trầm tích vụn cơ học.

2 Kv thuần túy: là các kv hình thành do sự kết tủa từ

dung dịch thật VD: thạch cao, halit, opan Thường là t.p của trầm tích hóa học & chất xi măng gắn kết trong trầm tích keo kết

3 Kv thứ sinh: là những kv sinh ra từ những kv có

trước do biến đổi hóa học.

4 Các hóa thạch trong đá

III Kiến trúc của đá trầm tích

1 Kiến trúc của trầm tích vụn rời: dựa vào hình dạng và

kích thước hạt

2 Kiến trúc của đá vụn keo kết: Kiểu kiến trúc keo kết, dựa

vào hình thức liên kết giữa các hạt

III Kiến trúc của đá trầm tích

III Kiến trúc của đá trầm tích

III Kiến trúc của đá trầm tích

IV Cấu tạo của đá trầm tích

1 Cấu tạo khối: Các hạt sắp xếp hỗn độn, ko

theo quy tắc, ko định hướng

2 Cấu tạo dòng: Các hạt sắp xếp có định hướng

theo phương dòng chảy

3 Cấu tạo lớp: Các hạt kv sắp xếp có quy luật &

thành từng lớp riêng biệt

IV Cấu tạo của đá trầm tích

IV Cấu tạo của đá trầm tích

tạo, đá có thế nằm nghiêng hoặc uốn cong

n Nếp uốn (nếp lồi, nếp lõm)

n Đơn nghiêng

V Thế nằm của đá trầm tích

V Thế nằm của đá trầm tích

V Thế nằm của đá trầm tích

V Thế nằm của đá trầm tích

6 ĐÁ BIẾN CHẤT

I Sự hình thành và phân loại đá biến chất

1 Định nghĩa

Đá biến chất là loại đá hình thành từ các loại đá có trước do quá trình biến đổi dưới tác dụng của nhiệt độ cao

đất

2 Sự hình thành đá biến chất

n Tại chỗ tiếp xúc với đá magma, t 0 cao of khối magma làm các lớp đá vây quanh tái kết tinh lại.

n Tại các đới phá hủy dọc các đứt gãy kiến tạo, áp

suất cao làm cho các lớp đất đá bị phân phiến, cà nát mạnh………

n Tại các vùng tạo núi, có các chuyển động kiến tạo

diễn ra mạnh mẽ, các lớp đá trầm tích bị vùi sâu,

chịu tác động of cả t 0 , áp suất….

I Sự hình thành và phân loại đá biến chất

3 Phân loại đá biến chất

n Biến chất tiếp xúc – xảy ra ở chỗ tiếp xúc với đá

magma, chủ yếu do t 0

n Biến chất động lực – xảy ra ở các đứt gãy kiến

tạo, chủ yếu do áp suất

n Biến chất khu vực – xảy ra ở các vùng tạo núi,

các vùng đá trầm tích bị vùi sâu, do cả t 0 , áp suất

I Sự hình thành và phân loại đá biến chất

II Thành phần khoáng vật của đá biến chất

n Kv tàn dư: kv of đá ban đầu ko bị biến đổi trong

n Kém ổn định trong đk môi trường

n Thông thường tỉ trọng cao, ko chứa nước or nghèo nước

III Kiến trúc của đá biến chất

tinh kv of đá ban đầu

biến chất động lực): Đá bị miết, nghiền nát sau đó đc các kv khác gắn kết lại

hướng dưới td of áp lực

III Kiến trúc của đá biến chất

III Kiến trúc của đá biến chất

III Kiến trúc của đá biến chất

III Kiến trúc của đá biến chất

IV Cấu tạo của đá biến chất

n Ct khối: thường xảy ra ở đá biến chất tiếp xúc

n Ct phiến: Khi trong đá các kv dạng tấm, dạng que

sắp xếp định hướng theo phương vuông góc với

áp lực, thường thấy ở biến chất khu vực & biến chất động lực Đá dễ tách

n Ct gơnai (gneiss): Các kv sáng mầu & tối màu

nằm xen kẽ nhau thành các dải Do biến chất sâu sắc, các kv tối màu có xu hướng tách riêng, thành các dải định hướng (vuông góc với chiều áp lực)

IV Cấu tạo của đá biến chất

IV Cấu tạo của đá biến chất

IV Cấu tạo của đá biến chất

V Thế nằm của đá biến chất

n Đá biến chất tiếp xúc: Dạng đới bao quanh

n Đá biến chất động lực: dạng tuyến dọc theo

đứt gãy

n Đá biến chất khu vực: giữ nguyên thế nằm

ban đầu